電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件

第十章電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電氣原理圖設(shè)計(jì)

為滿足生產(chǎn)機(jī)械及工藝要求進(jìn)行的電氣控制電路的設(shè)計(jì)電氣工藝設(shè)計(jì)

為電氣控制裝置的制造、使用、運(yùn)行、維修的需要進(jìn)行的生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)

TSKJ

第一節(jié)電氣控制設(shè)計(jì)的原則和內(nèi)容一、電氣控制設(shè)計(jì)的原則

1)最大限度滿足生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制的要求2）在滿足要求的前提下，使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、合理、便于操作、維修方便、安全可靠3）電器元件選用合理、正確，使系統(tǒng)能正常工作4）為適應(yīng)工藝的改進(jìn)，設(shè)備能力應(yīng)留有裕量TSKJ二、電氣控制設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容1.電氣原理圖設(shè)計(jì)內(nèi)容

1）擬定電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書2）選擇電力拖動(dòng)方案和控制方式3）確定電動(dòng)機(jī)的類型、型號(hào)、容量、轉(zhuǎn)速4）設(shè)計(jì)電氣控制原理圖5）選擇電器元件及清單6）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書TSKJ

2.電氣工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容

1）設(shè)計(jì)電氣設(shè)備的總體配置，繪制總裝配圖和總接線圖2）繪制各組件電器元件布置圖與安裝接線圖，標(biāo)明安裝方式、接線方式3）編寫使用維護(hù)說(shuō)明書TSKJ

第二節(jié)電力拖動(dòng)方案的確定和電動(dòng)機(jī)的選擇一、電力拖動(dòng)方案的確定

1、拖動(dòng)方式的選擇2、調(diào)速方案的選擇3、電動(dòng)機(jī)調(diào)速性質(zhì)應(yīng)與負(fù)載特性相適應(yīng)TSKJ二、拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇（一）電動(dòng)機(jī)選擇的基本原則1）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性應(yīng)滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求，與負(fù)載的特性相適應(yīng)2）電動(dòng)機(jī)的容量要得到充分的利用3）電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式要滿足機(jī)械設(shè)計(jì)的安裝要求，適合工作環(huán)境4）在滿足設(shè)計(jì)要求前提下，優(yōu)先采用三相異步電動(dòng)機(jī)TSKJ（二）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械調(diào)速要求選擇電動(dòng)機(jī)

一般---三相籠型異步電動(dòng)機(jī)、雙速電機(jī)調(diào)速、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大---三相籠型異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速高---直流電動(dòng)機(jī)、變頻調(diào)速交流電動(dòng)機(jī)（三）電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇

根據(jù)工作性質(zhì)、安裝方式、工作環(huán)境選擇（四）電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇（五）電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇（六）電動(dòng)機(jī)容量的選擇TSKJ第三節(jié)電氣控制電路設(shè)計(jì)的

一般要求一、電氣控制應(yīng)最大限度滿足生產(chǎn)機(jī)械加工工藝要求二、對(duì)控制電路電流、電壓的要求三、控制電路力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)TSKJ

1.盡量縮短連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度與導(dǎo)線數(shù)量2.盡量減少電器元件的品種、數(shù)量和規(guī)格TSKJ

3.盡量減少電器元件觸頭的數(shù)目

4.盡量減少通電電器的數(shù)目TSKJ四、確保?？刂齐婋娐饭ぷ髯鞯陌踩院涂煽煽啃?.正確連接接電器的的線圈2.正確連接接電器元元件的觸觸頭TSKJ3.防止寄生生電路4.在控制電電路中控控制觸頭頭應(yīng)合理理布置TSKJ5.考慮觸頭頭的接通通與分?jǐn)鄶嗄芰?.避免觸頭頭“競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)”、““冒險(xiǎn)””現(xiàn)象競(jìng)爭(zhēng)：當(dāng)控制電電路狀態(tài)態(tài)發(fā)生變變換時(shí)，，常伴隨隨電路中中的電器器元件的的觸頭狀狀態(tài)發(fā)生生變換。。由于電電器元件件總有一一定的固固有動(dòng)作作時(shí)間，，對(duì)于一一個(gè)時(shí)序序電路來(lái)來(lái)說(shuō)，往往往發(fā)生生不按時(shí)時(shí)序動(dòng)作作的情況況，觸頭頭爭(zhēng)先吸吸合，就就會(huì)得到到幾個(gè)不不同的輸輸出狀態(tài)態(tài)，這種種現(xiàn)象稱稱為電路路的“競(jìng)競(jìng)爭(zhēng)”。。冒險(xiǎn)：對(duì)于開(kāi)關(guān)關(guān)電路，，由于電電器元件件的釋放放延時(shí)作作用，也也會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)開(kāi)關(guān)元元件不按按要求的的邏輯功功能輸出出，這種種現(xiàn)象稱稱為“冒冒險(xiǎn)”。。7.采用電氣氣連鎖與與機(jī)械連連鎖的雙雙重連鎖鎖TSKJ第四節(jié)電電氣控控制電路路設(shè)計(jì)的的

方法法與步驟驟一、電氣氣控制電電路設(shè)計(jì)計(jì)方法簡(jiǎn)簡(jiǎn)介分析設(shè)計(jì)計(jì)法：根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)工藝的的要求，，選擇一一些成熟熟的典型型基本環(huán)環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)這些些基本要要求，而而后再逐逐步完善善其功能能，并適適當(dāng)配置置聯(lián)聯(lián)鎖和保保護(hù)等環(huán)環(huán)節(jié)，使使其組合合成一個(gè)個(gè)整體，，成為滿滿足控制制要求的的完整電電路。邏輯設(shè)計(jì)計(jì)法：利用邏輯輯代數(shù)這這一數(shù)學(xué)學(xué)工具設(shè)設(shè)計(jì)電氣氣控制電電路。在繼電接接觸器控控制電路路中，把把表示觸觸頭狀態(tài)態(tài)的邏輯輯變量稱稱為輸人人邏輯變變量，把把表示繼繼電器接接觸器線線圈等受受控元件件的邏輯輯變量稱稱為輸出出邏輯變變量。輸輸人、輸輸出邏輯輯變量之之間的相相互關(guān)系系稱為邏邏輯函數(shù)數(shù)關(guān)系，，這種相相互關(guān)系系表明了了電氣控控制電路路的結(jié)構(gòu)構(gòu)。所以以，根據(jù)據(jù)控制要要求，將將這些邏邏輯變量量關(guān)系寫寫出其邏邏輯函數(shù)數(shù)關(guān)系式式，再運(yùn)運(yùn)用邏輯輯函數(shù)基基本公式式和運(yùn)算算規(guī)律對(duì)對(duì)邏輯函函數(shù)式進(jìn)進(jìn)行化簡(jiǎn)簡(jiǎn)，然后后根據(jù)化化簡(jiǎn)了的的邏輯關(guān)關(guān)系式畫畫出相應(yīng)應(yīng)的電路路結(jié)構(gòu)圖圖，最后后再作進(jìn)進(jìn)一步的的檢查和和優(yōu)化，，以期獲獲得較為為完善的的設(shè)計(jì)方方案。TSKJ二、分析析設(shè)計(jì)法法的基本本步驟l）按工藝藝要求提提出的起起動(dòng)、制制動(dòng)、反反向和調(diào)調(diào)速等要要求設(shè)計(jì)計(jì)主電路路。2）根據(jù)所所設(shè)計(jì)出出的主電電路，設(shè)設(shè)計(jì)控制制電路的的基本環(huán)環(huán)節(jié)，即即滿足設(shè)設(shè)計(jì)要求求的起動(dòng)動(dòng)、制動(dòng)動(dòng)、反向向和調(diào)速速等的基基本控制制環(huán)節(jié)。。3）根據(jù)各各部分運(yùn)運(yùn)動(dòng)要求求的配合合關(guān)系及及聯(lián)鎖關(guān)關(guān)系，確確定控制制參量并并設(shè)計(jì)控控制電路路的特殊殊環(huán)節(jié)。。4）分析電電路工作作中可能能出現(xiàn)的的故障，，加入必必要的保保護(hù)環(huán)節(jié)節(jié)。5）綜合審審查，仔仔細(xì)檢查查電氣控控制電路路動(dòng)作是是否正確確關(guān)鍵鍵環(huán)節(jié)可可做必要要實(shí)驗(yàn)，，進(jìn)一步步完善和和簡(jiǎn)化電電路。TSKJ三、分析析設(shè)計(jì)法法設(shè)計(jì)舉舉例TSKJ（一）橫橫梁升降降機(jī)構(gòu)的的工藝要要求（1）橫梁上上升時(shí)，，自動(dòng)按按照先放放松橫梁梁一橫梁梁上升一一夾緊橫橫梁的順順序進(jìn)行行。（2）橫梁下下降時(shí)，，自動(dòng)按按照放松松橫梁一一橫梁下下降一橫橫梁回升升一夾緊緊橫梁的的順序進(jìn)進(jìn)行。（3）橫梁夾夾緊后，，夾緊電電動(dòng)機(jī)自自動(dòng)停止止轉(zhuǎn)動(dòng)。。（4）橫梁升升降應(yīng)設(shè)設(shè)有上下下行程的的限位保保護(hù)，夾夾緊電動(dòng)動(dòng)機(jī)應(yīng)設(shè)設(shè)有夾緊緊力保護(hù)護(hù)。TSKJ（二）電電氣控制制電路設(shè)設(shè)計(jì)過(guò)程程主電路設(shè)設(shè)計(jì)TSKJ2、控制電電路基本本環(huán)節(jié)設(shè)設(shè)計(jì)3、設(shè)計(jì)控制制電路的特特殊環(huán)節(jié)TSKJ4、設(shè)計(jì)連鎖鎖保護(hù)環(huán)節(jié)節(jié)TSKJ第五節(jié)常常用控制電電氣的選擇擇一、接觸器器的選擇1．接觸器種種類的選擇擇：2．接觸器使使用類別的的選擇：3．接觸器額額定電壓的的確定：4．接觸器額額定電流的的選擇：5．接觸器線線圈額定電電壓的確定定：6．接觸器觸觸頭數(shù)目：：7．接觸器額額定操作頻頻率：TSKJ二、電磁式式繼電器的的選擇1．電磁式電電壓繼電器器的選擇過(guò)電壓繼電電器和欠電電壓繼電器器2．電磁式電電流繼電器器的選擇過(guò)電流繼電電器和欠電電流繼電器器過(guò)電流繼電電器：交流流過(guò)電流繼繼電器、直直流過(guò)電流流繼電器。。欠電流繼電電器：只有有直流欠電電流繼電器器3．電磁式中中間繼電器器的選擇TSKJ三、熱繼電電器的選擇擇熱繼電器主主要用于電電動(dòng)機(jī)的過(guò)過(guò)載保護(hù)，，因此應(yīng)根根據(jù)電動(dòng)機(jī)機(jī)的形式、、工作環(huán)境境、起動(dòng)情情況、負(fù)載載情況、工工作制及電電動(dòng)機(jī)允許許過(guò)載能力力等綜合考考慮。1．熱熱繼繼電電器器結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式的的選選擇擇2．熱熱繼繼電電器器額額定定電電流流的的選選擇擇對(duì)于于不不頻頻繁繁起起動(dòng)動(dòng)的的電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)，，可可按按電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的額額定定電電流流來(lái)來(lái)選選擇擇熱熱繼繼電電器器。。對(duì)于于重重復(fù)復(fù)短短時(shí)時(shí)工工作作制制的的電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)，，首首先先要要確確定定熱熱繼繼電電器器的的允允許許操操作作頻頻率率，，然然后后再再根根據(jù)據(jù)電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的起起動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)間間、、起起動(dòng)動(dòng)電電流流和和通通電電持持續(xù)續(xù)率率來(lái)來(lái)選選擇擇。。TSKJ四、、時(shí)時(shí)間間繼繼電電器器的的選選擇擇1）電流種類和和電壓等級(jí)：：2）延時(shí)方式：：通電延時(shí)型型和斷電延時(shí)時(shí)型。3）觸頭形式和和數(shù)量：4）延時(shí)精度：：5）延時(shí)時(shí)間：：6）操作頻率：：TSKJ五、熔斷器的的選擇1.一般熔斷器的的選擇：根據(jù)熔斷器類類型、額定電電壓、額定電電流及熔體的的額定電流來(lái)來(lái)選擇。熔斷器熔體額額定電流沒(méi)有沖擊電流流的負(fù)載，IRN≥IN長(zhǎng)期工作的單單臺(tái)電動(dòng)機(jī)，，IRN≥（1.5~2.5）IN頻繁起動(dòng)的單單臺(tái)電動(dòng)機(jī)，，IRN≥（3~3.5）IN多臺(tái)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)長(zhǎng)期共用一個(gè)個(gè)熔斷器，IRN≥（1.5~2.5）INMmax＋∑INM2.快速熔斷器的的選擇UF≥KIUREIRN≥KIIZmaxTSKJ六、開(kāi)關(guān)電器器的選擇（一）刀開(kāi)關(guān)關(guān)的選擇刀開(kāi)關(guān)主要根根據(jù)使用的場(chǎng)場(chǎng)合、電源種種類、電壓等等級(jí)、負(fù)載容容量及所需極極數(shù)來(lái)選擇。。（1）根據(jù)刀開(kāi)關(guān)關(guān)在線路中的的作用和安裝裝位置選擇其其結(jié)構(gòu)形式。。若用于隔斷斷電源時(shí)，選選用無(wú)滅弧罩罩的產(chǎn)品；若若用于分?jǐn)嘭?fù)負(fù)載時(shí)，則應(yīng)應(yīng)選用有滅弧弧罩、且用杠杠桿來(lái)操作的的產(chǎn)品。（2）根據(jù)線路電電壓和電流來(lái)來(lái)選擇。刀開(kāi)開(kāi)關(guān)的額定電電壓應(yīng)大于或或等于所在線線路的額定電電壓；刀開(kāi)關(guān)關(guān)額定電流應(yīng)應(yīng)大于負(fù)載的的額定電流，，當(dāng)負(fù)載為異異步電動(dòng)機(jī)時(shí)時(shí)，其額定電電流應(yīng)取為電電動(dòng)機(jī)額定電電流的1．5倍以上。（3）刀開(kāi)關(guān)的極極數(shù)應(yīng)與所在在電路的極數(shù)數(shù)相同。TSKJ（二）組合開(kāi)開(kāi)關(guān)的選擇組合開(kāi)關(guān)主要要根據(jù)電源種種類、電壓等等級(jí)、所需觸觸頭數(shù)及電動(dòng)動(dòng)機(jī)容量來(lái)選選擇。組合開(kāi)關(guān)的不不能用來(lái)分?jǐn)鄶喙收想娏鳌?。組合開(kāi)關(guān)的操操作頻率不宜宜太高，對(duì)用于控制電電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)運(yùn)行的組合開(kāi)開(kāi)關(guān)，必須在在電動(dòng)機(jī)完全全停止轉(zhuǎn)動(dòng)后后才允許反方方向接通。組合開(kāi)關(guān)本身身不具備過(guò)載載、短路和欠欠電壓保護(hù)TSKJ（三）低壓斷斷路器的選擇擇根據(jù)保護(hù)特性性要求、分?jǐn)鄶嗄芰?、電網(wǎng)網(wǎng)電壓類型及及等級(jí)、負(fù)載載電流、操作作頻率等方面面進(jìn)行選擇。。低壓斷路器的的額定電壓和和額定電流應(yīng)應(yīng)大于或等于于線路的額定定電壓和額定定電流。熱脫扣器整定定電流應(yīng)與被被控制電動(dòng)機(jī)機(jī)或負(fù)載的額額定電流一致致。過(guò)電流流脫扣扣器瞬瞬時(shí)動(dòng)動(dòng)作整整定電電流由由下式式確定定IZ≥KIS欠電壓壓脫扣扣器的的額定定電壓壓應(yīng)等于于線路路的額額定電電壓。。TSKJ七、控控制變變壓器器的選選擇根據(jù)一一次和和二次次電壓壓等級(jí)級(jí)及所所需要要的變變壓器器容量量來(lái)選選擇。。（1）控制制變壓壓器一一、二二次電電壓應(yīng)應(yīng)與交交流電電源電電壓、、控制制電路路電壓壓與輔輔助電電路電電壓相相符合合。（2）變變壓壓器器長(zhǎng)長(zhǎng)期期運(yùn)運(yùn)行行時(shí)時(shí)，，最最大大工工作作負(fù)負(fù)載載時(shí)時(shí)變變壓壓器器的的容容量量應(yīng)應(yīng)大大于于或或等等于于最最大大工工作作負(fù)負(fù)載載所所需需要要的的功功率率，，計(jì)計(jì)算算公公式式為為ST≥KT∑PXC控制制變變壓壓器器容容量量應(yīng)應(yīng)使使已已吸吸合合的的電電器器在在起起動(dòng)動(dòng)其其他他電電器器時(shí)時(shí)仍仍能能保保持持吸吸會(huì)會(huì)狀狀態(tài)態(tài)，，而而起起動(dòng)動(dòng)電電器器也也能能可可靠靠地地吸吸合合，，計(jì)計(jì)算算公公式式為為ST≥0.6∑∑PXC+1.5∑∑PstTSKJ第六六節(jié)節(jié)電電氣氣控控制制的的施施工工設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)與與施施工工一、、電電氣氣設(shè)設(shè)備備總總體體配配置置設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)總體體配配置置設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)是是以以電電氣氣控控制制的的總總裝裝配配圖圖與與總總接接線線圖圖的的形形式式表表達(dá)達(dá)出出來(lái)來(lái)的的，，圖圖中中是是用用示示意意方方式式反反映映各各部部分分主主要要組組件件的的位位置置和和各各部部分分的的接接線線關(guān)關(guān)系系、、走走線線方方式式及及使使用用管管線線要要求求。。TSKJ二、電氣元器器件布置圖的的設(shè)計(jì)電柜內(nèi)的電器器可按下述原原則布置：l）體積大或較重重的電器應(yīng)置置于控制柜下下方。2）發(fā)熱元件安安裝在柜的上上方，并將發(fā)發(fā)熱元件與感感溫元件隔開(kāi)開(kāi)。3）強(qiáng)電弱電應(yīng)應(yīng)分開(kāi)，弱電電部分應(yīng)加屏屏蔽隔離，以以防強(qiáng)電及外外界的干擾。。4）電器的布置置應(yīng)考慮整齊齊、美觀、對(duì)對(duì)稱。5）電器元器件件間應(yīng)留有一一定間距，以以利布線、接接線、維修和和調(diào)整操作。。6）接